JP3969098B2

JP3969098B2 - surge absorber

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Publication number: JP3969098B2
Application number: JP2002009069A
Authority: JP
Inventors: 剛尾木; 宏幸池田; 雅伸浅海; 稔晃植田; 昭雄西山; 高歳大鹿
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: JP2003217788A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雷サージや静電気等の異常電圧による電撃を受けやすい部分に設けられ、異常電圧によって電子機器が破壊されるのを防止するサージアブソーバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電話機、ファクシミリ、モデム等の電子機器が通信線と接続する部分、ＣＲＴ駆動回路等、雷サージや静電気等の異常電圧による電撃を受けやすい部分にはサージアブソーバが設けられ、異常電圧によって電子機器や電子機器を搭載するプリント基板等が破壊されるのを防止している。
【０００３】
この種のサージアブソーバには種々のタイプのものがあり、例えば、図８及び図９に示すようなタイプのサージアブソーバが一般に知られている。
【０００４】
すなわち、図８に示すサージアブソーバ４１は、所謂ガラス管封止型のサージアブソーバであって、円柱状のセラミックス部材４２の表面に放電間隙４７（マイクロギャップ）を介して放電電極４４、４４を対向配置してアブソーバ素子４３とし、このアブソーバ素子４３の両端部にそれぞれキャップ電極４９、４９を被嵌させ、これを不活性ガスと共に円筒状のガラス管５０内に収容し、ガラス管５０の両端開口部をそれぞれ封止電極５１、５１で封止し、封止電極５１、５１とキャップ電極４９、４９とを接続したものである。
【０００５】
また、図９に示すサージアブソーバ６１は、所謂チップ型のサージアブソーバであって、絶縁性基板６２の表面に放電間隙６７を介して放電電極６４、６４を対向配置してアブソーバ素子６３とし、このアブソーバ素子６３の放電電極６４、６４をガラス製の蓋体７０で被包し、蓋体７０と放電電極６４、６４との間に形成される空間内に不活性ガスを封入し、放電電極６４、６４の両端部にそれぞれ端子電極７１、７１を接続したものである。
【０００６】
そして、上記のような構成のサージアブソーバ４１、６１の放電電極４４−４４、６４−６４間に放電間隙４７、６７を介してサージ電圧が印加されると、放電間隙４７、６７を介して放電電極４４−４４、６４−６４間でグロー放電がトリガされ、この放電が空間内を沿面放電の形態で両放電電極４４、４４、６４、６４の基端側まで次第に伸展し、両放電電極４４、４４、６４、６４の基端側の間でアーク放電することにより、サージ電圧が吸収されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のサージアブソーバ４１、６１にあっては、図１０に示すように、放電間隙４７、６７に面する両放電電極４４、４４、６４、６４の端面部が放電による熱によって溶融し、この溶融物が放電間隙４７、６７内に入り込んで放電電極４４−４４、６４−６４間を短絡させたり、この溶融物が図１１に示すように飛び散って放電間隙４７、６７が広がってしまう等の問題があり、初期の性能を長期的に維持することができず、寿命が大幅に短縮されていた。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものであって、放電電極の端面部が放電による熱によって溶融するのを防止し、これにより放電電極間を短絡させたり、放電間隙が広がったりするのを防止し、初期の性能を長期的に維持することができて、長寿命化を図ることのできるサージアブソーバを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用している。
すなわち、絶縁体の表面に、放電間隙を介して互いに対向配置される放電電極を備えてなるとともに、少なくとも前記放電間隙に面する前記放電電極の端面、及びその端面に連続する前記放電間隙近傍に位置する前記放電電極の外表面を絶縁膜で被覆したサージアブソーバにおいて、前記絶縁膜は、少なくとも前記放電電極の端面を被覆する部分がポーラス状に形成されてなることを特徴とする。
この発明に係るサージアブソーバによれば、放電間隙に面する放電電極の端面、及びそれに連続する放電間隙近傍に位置する放電電極の外表面が絶縁膜で被覆されることになる。すなわち、グロー放電がトリガされる放電電極の部分が絶縁膜で被覆されることになるので、グロー放電がトリガされる放電電極の部分が放電による熱によって溶融するようなことはなくなる。
また、ポーラス状に形成されている絶縁膜の部分を介して放電電極の端面間でグロー放電がトリガされ、この放電は放電間隙近傍に位置する絶縁膜によって被覆されている放電電極の外表面の部分を飛び越え、その外側の絶縁膜が設けられていない放電電極の部分に伸展し、更にその部分から放電電極の基端部まで伸展し、放電電極の基端部間においてアーク放電することになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のサージアブソーバにおいて、前記絶縁膜は、前記放電電極の端面を被覆する部分よりも前記放電電極の外表面を被覆する部分の方が厚く形成されてなることを特徴とする。
この発明に係るサージアブソーバによれば、放電電極の端面間で絶縁膜を介してグロー放電がトリガされ、この放電は放電間隙近傍に位置する絶縁膜によって被覆されている放電電極の外表面の部分を飛び越え、その外側の絶縁膜が設けられていない放電電極の部分に伸展し、更にその部分から放電電極の基端部まで伸展し、放電電極の基端部間においてアーク放電することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明によるサージアブソーバの一実施の形態が示されていて、図１は全体を示す概略断面図、図２は、図１の部分拡大図である。
【００１３】
すなわち、このサージアブソーバ１は、所謂ガラス管封止型のサージアブソーバであって、円柱状のムライト焼結体等のセラミックス部材からなる絶縁体２の周面に、放電間隙７を介して導電性皮膜からなる放電電極４、４を対向配置してアブソーバ素子３とし、このアブソーバ素子３の両端部にそれぞれキャップ電極９、９を被嵌させて各キャップ電極９を各放電電極４の端部に接続し、これをガラス管１０の内部に不活性ガスと共に収容し、ガラス管１０の両端開口部をそれぞれ封止電極１１、１１で封止し、各封止電極１１を各キャップ電極９に接続して構成したものである。
【００１４】
絶縁体２を構成するセラミックス部材としては、ムライト焼結体の他、アルミナ、ベリリア、ステアライト、フォルステライト、ジルコン、普通磁器、ガラスセラミックス、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素等の絶縁性セラミックスが挙げられる。
【００１５】
放電電極４は、セラミックス部材からなる絶縁体２の周面に、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、印刷法、焼付法、メッキ法、ＣＶＤ法等の薄膜形成法により導電性皮膜を形成することにより形成されるものである。
【００１６】
放電電極４を構成する導電性皮膜の素材としては、Ａｇ／Ｐｄ、ＳｎＯ2、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、Ｔａ、Ｗ、ＳｉＣ、ＢａＡｌ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｔ、ＩＴＯ等が挙げられる。
【００１７】
導電性皮膜の一部には、導電性皮膜を全周に渡ってレーザカット法等により除去することにより、１０〜２００μｍ程度の幅の放電間隙７が形成され、この放電間隙７により放電電極４は２つに分割され、この放電間隙７を介して互いに対向する一対の放電電極４、４が構成されるものである。
【００１８】
放電間隙７を構成する両放電電極４、４の端面５、及び放電間隙７の近傍に位置する両放電電極４、４の端面５に連続する外表面６には、図２に拡大図で示すように、所定の厚みの絶縁膜８が設けられるようになっている。絶縁膜８は、両放電電極４、４の端面５−５間、及びそれに連続する外表面６−６間を電気的に絶縁するためのものであって、両放電電極４、４の端面５、５側の厚みｔ１よりも両放電電極４、４の外表面側６、６の厚みｔ２方が厚く形成され、両放電電極４、４の外表面６、６側の絶縁膜８は、両放電電極４、４の端面５、５から遠ざかるほど漸次薄くなるように形成されるようになっている。
【００１９】
絶縁膜８は、例えばレーザカット法により導電性皮膜を除去して放電間隙７を形成する場合には、絶縁体２と同一のセラミックス部材からなる酸化膜によって構成される。具体的には、レーザ光によって導電性皮膜を切断する際に、導電性皮膜に接触する絶縁体２の部分を溶融させ、この溶融物をレーザ光の周囲から酸素を含む気体を吹き付けることにより導電性皮膜の切断面（放電電極４の端面５）及びその切断面に連続する導電性皮膜の外表面（放電電極４の外表面６）に付着させて構成される。この場合、放電電極４、４の端面５、５に形成される絶縁膜８の部分はポーラス状に形成される。なお、絶縁膜８を形成する部分以外の部分には適宜の方法によりマスキングを施しておく。
【００２０】
上記のように、絶縁体２の表面に放電間隙７を介して放電電極４、４を対向配置させることによりアブソーバ素子３が構成され、アブソーバ素子３の両端部にはそれぞれキャップ電極９、９が被嵌され、各キャップ電極９は各放電電極４の基端部に接続される。
【００２１】
アブソーバ素子３をガラス管１０内に収容する際、ガラス管１０内に一緒に封入される不活性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、ＳＦ₆、ＣＯ₂、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₂Ｆ₆、ＣＦ₄、Ｈ₂及びこれらの混合ガス等の不活性ガスが挙げられる。
【００２２】
そして、ガラス管１０の両端開口部を封止電極１１、１１で封止し、各封止電極１１を各キャップ電極９に接続することで、この実施の形態によるサージアブソーバ１が構成されるものである。
【００２３】
そして、上記のように構成したサージアブソーバ１に雷サージ等のサージ電圧が印加されると、放電間隙７を介して放電電極４、４の端面５−５間で絶縁膜８、８を介してグロー放電がトリガされ、この放電が絶縁膜８、８によって被覆されている放電電極４、４の外表面６、６の部分を飛び越え、その外側に位置する絶縁膜８、８が設けられていない放電電極４、４の部分に伸展し、その部分から放電電極４、４の基端部まで伸展し、放電電極４、４の基端部間でアーク放電するものである。
【００２４】
この場合、放電間隙７に面する放電電極４、４の端面５、５、及びその端面５、５に連続する放電間隙７近傍に位置する放電電極４、４の外表面６、６には絶縁膜８が設けられているので、放電の熱によって放電電極４、４の端面５、５が溶融するのを防止できるので、溶融物が放電間隙７内に入り込んで放電電極４−４間を短絡させるようなことはなく、溶融物が飛び散ることによって放電間隙７が広くなるようなこともなくなる。従って、放電間隙７を初期の寸法に維持できるので、初期の性能を長期的に維持することができ、長寿命化を図ることができることになる。
【００２５】
さらに、放電電極４、４の端面５、５に設けられる絶縁膜８はポーラス状に形成されるので、その部分に電界が集中しやすくなり、安定した性能が得られることになる。
【００２６】
図３及び図２には、本発明によるサージアブソーバの他の実施の形態が示されていて、このサージアブソーバ２１は、所謂チップ型のサージアブソーバであって、ムライト焼結体等のセラミックス部材からなる板状の絶縁体２２の表面に、放電間隙２７を介して導電性皮膜からなる放電電極２４、２４を対向配置してアブソーバ素子２３とし、このアブソーバ素子２３の放電電極２４、２４をガラス製の蓋体３０で被包し、蓋体３０と放電電極２４、２４との間に形成される空間内に不活性ガスを封入し、放電電極２４、２４の両端部にそれぞれ端子電極３１、３１を接続したものである。
【００２７】
この場合、絶縁体２２、放電電極２４、２４、及び放電間隙２７の構成は、前記実施の形態に示すものと同一であるので、その詳細な説明は省略するものとする。また、この実施の形態においても、前記実施の形態に示すものと同様に、放電間隙２７を構成する両放電電極２４、２４の端面２５、２５、及び放電間隙２７の近傍に位置する両放電電極２４、２４の端面２５、２５に連続する外表面２６、２６に、図２に拡大図で示すように、所定の厚みの絶縁膜２８、２８が設けられる。この場合の絶縁膜２８、２８の構成は、前記実施の形態に示すものと同様であるので、その詳細な説明は省略するものとする。
【００２８】
そして、絶縁体２２の表面に放電間隙２７を介して放電電極１４、１４を対向配置させることによってアブソーバ素子２３が構成され、このアブソーバ素子２３の放電電極２４、２４はガラス製の蓋体３０で被包される。この場合、蓋体３０の周縁部を放電電極２４、２４の周縁部に接着剤等により接合することで、蓋体３０と放電電極２４、２４との間に密閉された空間が形成され、この空間内に前記実施の形態に示すものと同様の不活性ガスが封入される。放電電極２４、２４の基端部は蓋体３０の外端面まで延出し、その延出した部分に端子電極３１、３１が接続され、端子電極３１、３１は蓋体３０及び絶縁体２２の外端面に被嵌される。このようにして、この実施の形態によるサージアブソーバ２１が構成されるものである。
【００２９】
そして、上記のように構成したこの実施の形態によるサージアブソーバ２１にあっても、前記実施の形態に示すものと同様に、サージアブソーバ２１に雷サージ等のサージ電圧が印加されると、放電間隙２７を介して放電電極２４、２４の端面２５−２５間で絶縁膜２８を介してグロー放電がトリガされ、この放電が絶縁膜２８によって被覆されている放電電極２４、２４の外表面２６、２６の部分を飛び越え、その外側に位置する絶縁膜２８が設けられていない放電電極２４、２４の部分に伸展し、その部分から放電電極２４、２４の基端部まで伸展し、放電電極２４、２４の基端部間でアーク放電するものである。
【００３０】
この場合、放電間隙２７に面する放電電極２４、２４の端面２５、２５、及びその端面２５、２５に連続する放電間隙２７近傍に位置する放電電極２４、２４の外表面２６、２６には絶縁膜２２８、２２８が設けられているので、放電の熱によって放電電極２４、２４の端面２５、２５が溶融するのを防止できるので、溶融物が放電間隙２７内に入り込んで放電電極２４―２４間を短絡させるようなことはなく、溶融物が飛び散ることによって放電間隙２７が広くなるようなこともなくなる。従って、放電間隙２７を初期の寸法に維持できるので、初期の性能を長期的に維持することができ、長寿命化を図ることができることになる。
【００３１】
さらに、放電電極２４、２４の端面２５、２５に設けられる絶縁膜２８、２８はポーラス状に形成されるので、その部分に電界が集中しやすくなり、安定した性能が得られることになる。
【００３２】
以下に、本発明によるサージアブソーバの実施例を示す。
＜実施例1＞
▲１▼下部層（導電性膜）；ＴｉＣＮ層
被覆温度；１０００℃、圧力５０Ｔｏｒｒ、反応ガス；ＴｉＣｌ４；％、Ｎ２；３０％、ＣＨ４；４％、Ｈ２；残
層厚；３０分被覆で０．２μｍ程度
▲２▼最表面層（絶縁膜）；極薄Ａｌ２０３層
被覆温度；１０００℃、圧力；５０Ｔｏｒｒ、反応ガス；ＡｌＣｌ３；２％、ＣＯ２；６％、ＨＣｌ；２％、Ｈ２；残
層厚；３分被覆で０．０３〜０．０７μｍ程度
層長；１００〜４００μｍ程度
＜実施例２＞
▲１▼下部層（導電性膜）；ＴｉＣＮ層
被覆温度；１０００℃、圧力５０Ｔｏｒｒ、反応ガス；ＴｉＣｌ４；４％、Ｎ２；３０％、ＣＨ４；４％、Ｈ２；残
層厚；３０分被覆で０．２μｍ程度
▲２▼最表面層（絶縁膜）；極薄Ａｌ２０３層
Ａｌ２０３、ムライト等をターゲットとして用いたレーザスパッタリング法にて被覆
層厚；０．０３〜０．０７μｍ程度
層長；１００〜４００μｍ程度
【００３３】
上記のように、導電性皮膜の表面に絶縁膜を形成したことにより、放電による熱によって導電性皮膜の端面が溶融することがなくなり、導電性皮膜の端面間の寸法が長期に渡って初期の値に維持され、長寿命化を図ることができた。
即ち、図４〜図７は、上記の構成からなるサージアブソーバの実験結果を示す図である。図４、図５は、電圧印加ごとに変化する放電電極に印加される電圧Ｖｓに対する電圧変化分ΔＶｓを示す図であって、製作した３つのサージアブソーバ×□△について、実験を行った結果を示すものである。図４は、最表面層絶縁膜なしの場合を示し、図５は、最表面層絶縁膜有りの場合を示している（絶縁膜の有無以外の条件は同じ）。
これらの図に示すように、絶縁膜なしの場合は電圧の印加回数が増えるごとにΔＶｓ／Ｖｓが低下する傾向にあるが、絶縁膜有りの場合はΔＶｓ／Ｖｓが電圧印加初期に僅か低下するがそれ以後略一定である。
また、図６、図７は、電圧印加ごとに変化する放電電極間の抵抗値ＩＲを示す図であって、３つのサージアブソーバ×□Δについての実験結果を示す図である。図６は最表面層絶縁膜なしの場合、図７は最表面層絶縁膜有りの場合を示している。
これらの図に示すように、絶縁膜なしの場合は電圧印加ごとに抵抗値が減少する傾向があるが、絶縁膜有りの場合は抵抗値に変化はない。
上記の結果から、絶縁膜により長寿命化を図れることが明らである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも放電間隙に面する放電電極の端面、及びその端面に連続する放電間隙近傍に位置する放電電極の外表面を絶縁膜で被覆したことにより、放電の熱によって放電電極の端面が溶融するのを防止できることになる。従って、溶融物が放電間隙内に入り込んで放電電極間を短絡させるようなことはなく、また溶融物が飛び散ることによって放電間隙が広くなるようなこともなくなり、放電間隙を長期に渡って初期の寸法に維持でき、初期の性能を長期的に維持することができるとともに、長寿命化を図ることができることになる。
さらに、少なくとも放電電極の端面を被覆する部分がポーラス状に形成されてなることにより、その部分に電界が集中しやすくなり、安定した性能が得られることになる。
また、絶縁膜は、放電電極の端面を被覆する部分よりも放電電極の外表面を被覆する部分の方が厚く形成されてなることにより、サージアブソーバに雷サージ等のサージ電圧が印加されると、放電間隙を介して放電電極の端面間で絶縁膜を介してグロー放電がトリガされ、この放電が絶縁膜によって被覆されている放電電極の外表面の部分を飛び越え、その外側に位置する絶縁膜が設けられていない放電電極の部分に伸展し、その部分から放電電極の基端部まで伸展し、放電電極の基端部間でアーク放電することになる。従って、放電の熱によって放電電極の端面が溶融するのを確実に防止できることになるので、溶融物が放電間隙内に入り込んで放電電極間を短絡させるようなことはなく、また溶融物が飛び散ることによって放電間隙が広くなるようなこともなくなり、放電間隙を長期に渡って初期の寸法に維持でき、初期の性能を長期的に維持することができるとともに、長寿命化を図ることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサージアブソーバの一実施の形態を示した断面図である。
【図２】図１及び図３の部分拡大図である。
【図３】本発明によるサージアブソーバの他の実施の形態を示した断面図である。
【図４】本発明によるサージアブソーバの実験結果を示す図であって、最表面層絶縁膜なしの場合の電圧印加ごとに変化する放電電極に印加される電圧に対する電圧変化分を示すグラフである。
【図５】同実験結果を示す図であって、最表面層絶縁膜有りの場合の電圧印加ごとに変化する放電電極に印加される電圧に対する電圧変化分を示すグラフである。
【図６】同実験結果を示す図であって、最表面層絶縁膜なしの場合の電圧印加ごと変化する放電電極間の抵抗値を示すグラフである。
【図７】同実験結果を示す図であって、最表面層絶縁膜有りの場合の電圧印加ごと変化する放電電極間の抵抗値を示すグラフである。
【図８】従来のサージアブソーバの一例を示した断面図である。
【図９】従来のサージアブソーバの他の例を示した断面図である。
【図１０】図８及び図９の部分拡大図であって、放電電極間が短絡した状態を示した説明図である。
【図１１】図８及び図９の部分拡大図であって、放電間隙が広がった状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１、２１サージアブソーバ
２、２２絶縁体
４、２４放電電極
５、２５端面
６、２６外表面
７、２７放電間隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surge absorber that is provided in a portion that is susceptible to electric shock due to an abnormal voltage such as a lightning surge or static electricity, and prevents electronic devices from being destroyed by the abnormal voltage.
[0002]
[Prior art]
Surge absorbers are provided in parts where electronic devices such as telephones, facsimiles, modems, etc. are connected to communication lines, CRT drive circuits, etc. that are susceptible to electric shock due to lightning surges or abnormal voltages such as static electricity. This prevents the printed circuit board on which electronic devices are mounted from being destroyed.
[0003]
There are various types of surge absorbers of this type. For example, surge absorbers of the type shown in FIGS. 8 and 9 are generally known.
[0004]
That is, the surge absorber 41 shown in FIG. 8 is a so-called glass tube sealed type surge absorber, and the discharge electrodes 44 and 44 are opposed to the surface of a cylindrical ceramic member 42 via a discharge gap 47 (microgap). The absorber element 43 is arranged to be fitted with cap electrodes 49, 49 at both ends of the absorber element 43, respectively, and accommodated in the cylindrical glass tube 50 together with an inert gas. The portions are sealed with sealing electrodes 51 and 51, respectively, and the sealing electrodes 51 and 51 and the cap electrodes 49 and 49 are connected.
[0005]
A surge absorber 61 shown in FIG. 9 is a so-called chip-type surge absorber, and discharge electrodes 64 and 64 are arranged on the surface of an insulating substrate 62 via a discharge gap 67 to form an absorber element 63. The discharge electrodes 64 and 64 of the absorber element 63 are encapsulated by a glass lid 70, and an inert gas is sealed in a space formed between the lid 70 and the discharge electrodes 64 and 64. , 64 are respectively connected to terminal electrodes 71, 71 at both ends.
[0006]
When a surge voltage is applied through the discharge gaps 47 and 67 between the discharge electrodes 44-44 and 64-64 of the surge absorbers 41 and 61 having the above-described configuration, the discharge is performed through the discharge gaps 47 and 67. A glow discharge is triggered between the electrodes 44-44 and 64-64, and this discharge gradually extends in the form of a creeping discharge to the base end side of the both discharge electrodes 44, 44, 64, 64. , 44, 64, 64, and arc discharge between the proximal ends, the surge voltage is absorbed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the surge absorbers 41 and 61 having the above-described configuration, as shown in FIG. 10, the end surfaces of both discharge electrodes 44, 44, 64, and 64 facing the discharge gaps 47 and 67 are heated by the discharge. The melt melts into the discharge gaps 47 and 67 to short-circuit between the discharge electrodes 44-44 and 64-64, or the melt scatters as shown in FIG. There is a problem such as spreading, the initial performance cannot be maintained for a long period of time, and the lifetime is greatly shortened.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and prevents the end face portions of the discharge electrodes from being melted by heat due to discharge, thereby short-circuiting between the discharge electrodes or widening the discharge gap. It is an object of the present invention to provide a surge absorber capable of preventing the occurrence of the failure, maintaining the initial performance for a long period of time, and extending the service life.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the surface of the insulation body, it becomes provided with a discharge electrode disposed opposite each other via a discharge gap, the end faces of the discharge electrodes facing at least the discharge gap, and the discharge gap near continuous to the end face In the surge absorber in which the outer surface of the discharge electrode positioned at is covered with an insulating film, the insulating film is formed such that at least a portion covering the end face of the discharge electrode is formed in a porous shape .
According to the surge absorber according to the present invention, the end surface of the discharge electrode facing the discharge gap and the outer surface of the discharge electrode located in the vicinity of the discharge gap continuous therewith are covered with the insulating film. That is, since the portion of the discharge electrode where the glow discharge is triggered is covered with the insulating film, the portion of the discharge electrode where the glow discharge is triggered is not melted by the heat generated by the discharge.
In addition, a glow discharge is triggered between the end surfaces of the discharge electrode through the porous insulating film portion, and this discharge is generated on the outer surface of the discharge electrode covered with the insulating film located in the vicinity of the discharge gap. It jumps over the part, extends to the part of the discharge electrode that is not provided with the outer insulating film, further extends from that part to the base end of the discharge electrode, and arc discharge occurs between the base end of the discharge electrode .
[0010]
The invention according to claim 2 is the surge absorber according to claim 1, wherein the insulating film is formed so that a portion covering the outer surface of the discharge electrode is thicker than a portion covering the end surface of the discharge electrode. It is characterized by becoming.
According to the surge absorber according to the present invention, glow discharge is triggered between the end faces of the discharge electrodes via the insulating film, and this discharge is a portion of the outer surface of the discharge electrode covered with the insulating film located in the vicinity of the discharge gap. And extends to the portion of the discharge electrode where the outer insulating film is not provided, further extends from that portion to the base end portion of the discharge electrode, and arc discharge occurs between the base end portions of the discharge electrode.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described.
1 and 2 show an embodiment of a surge absorber according to the present invention. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the whole, and FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
[0013]
That is, the surge absorber 1 is a so-called glass tube sealed type surge absorber, and is electrically conductive through a discharge gap 7 on the peripheral surface of an insulator 2 made of a ceramic member such as a cylindrical mullite sintered body. Discharge electrodes 4 and 4 made of a film are arranged to face each other to form an absorber element 3, and cap electrodes 9 and 9 are fitted on both ends of the absorber element 3, and each cap electrode 9 is attached to an end of each discharge electrode 4. Connected, accommodated in the inside of the glass tube 10 together with an inert gas, sealed both ends of the glass tube 10 with sealing electrodes 11, 11, and connected each sealing electrode 11 to each cap electrode 9 It is configured as follows.
[0014]
Insulating ceramics such as alumina, beryllia, stearite, forsterite, zircon, ordinary porcelain, glass ceramics, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, etc., as the ceramic member constituting the insulator 2 Can be mentioned.
[0015]
The discharge electrode 4 forms a conductive film on the peripheral surface of the insulator 2 made of a ceramic member by a thin film forming method such as a sputtering method, a vapor deposition method, an ion plating method, a printing method, a baking method, a plating method, or a CVD method. It is formed by doing.
[0016]
As the material of the conductive film constituting the discharge electrode 4, Ag / Pd, SnO2, Al, Ni, Cu, Ti, TiN, TiCN, Ta, W, SiC, BaAl, Nb, Si, C, Ag, Ag / Ag / Pt, ITO, etc. are mentioned.
[0017]
In part of the conductive film, the discharge film 7 having a width of about 10 to 200 μm is formed by removing the conductive film over the entire circumference by a laser cutting method or the like. Is divided into two, and a pair of discharge electrodes 4, 4 facing each other through the discharge gap 7 is formed.
[0018]
An end surface 5 of both discharge electrodes 4 and 4 constituting the discharge gap 7 and an outer surface 6 continuing to the end face 5 of both discharge electrodes 4 and 4 located in the vicinity of the discharge gap 7 are shown in an enlarged view in FIG. As described above, the insulating film 8 having a predetermined thickness is provided. The insulating film 8 is for electrically insulating the end surfaces 5-5 of both discharge electrodes 4, 4 and the outer surface 6-6 continuous thereto, and the end surfaces 5 of both discharge electrodes 4, 4. The thickness t2 of the outer surface sides 6 and 6 of the discharge electrodes 4 and 4 is formed to be thicker than the thickness t1 of the discharge electrodes 4 and 4, and the insulating film 8 on the outer surfaces 6 and 6 sides of the discharge electrodes 4 and 4 The discharge electrodes 4 and 4 are formed so as to gradually become thinner as they move away from the end surfaces 5 and 5 of the discharge electrodes 4 and 4.
[0019]
The insulating film 8 is constituted by an oxide film made of the same ceramic member as that of the insulator 2 when the conductive film is removed by the laser cutting method to form the discharge gap 7. Specifically, when the conductive film is cut by the laser light, the portion of the insulator 2 that contacts the conductive film is melted, and the melt is made conductive by blowing a gas containing oxygen from around the laser light. It adheres to the cut surface (end surface 5 of the discharge electrode 4) of a conductive film, and the outer surface (outer surface 6 of the discharge electrode 4) of the electroconductive film continuous with the cut surface. In this case, the portion of the insulating film 8 formed on the end faces 5 and 5 of the discharge electrodes 4 and 4 is formed in a porous shape. Note that masking is performed by an appropriate method on portions other than the portion where the insulating film 8 is formed.
[0020]
As described above, the absorber element 3 is configured by disposing the discharge electrodes 4 and 4 on the surface of the insulator 2 with the discharge gap 7 therebetween, and cap electrodes 9 and 9 are respectively provided at both ends of the absorber element 3. The cap electrodes 9 are connected to the base end portions of the discharge electrodes 4.
[0021]
When the absorber element 3 is accommodated in the glass tube 10, the inert gas sealed together in the glass tube 10 is He, Ar, Ne, Xe, SF ₆ , CO ₂ , C ₃ F ₈ , C ₂ F. ₆ , inert gases such as CF ₄ , H ₂ and mixed gas thereof.
[0022]
And the surge absorber 1 by this embodiment is comprised by sealing the both-ends opening part of the glass tube 10 with the sealing electrodes 11 and 11, and connecting each sealing electrode 11 to each cap electrode 9 It is.
[0023]
When a surge voltage such as a lightning surge is applied to the surge absorber 1 configured as described above, the insulating electrodes 8 and 8 are interposed between the end faces 5-5 of the discharge electrodes 4 and 4 via the discharge gap 7. A glow discharge is triggered, and this discharge jumps over the outer surfaces 6 and 6 of the discharge electrodes 4 and 4 covered with the insulating films 8 and 8, and the insulating films 8 and 8 located outside the discharge electrodes 4 and 8 are not provided. It extends to the discharge electrodes 4 and 4, extends from that portion to the base ends of the discharge electrodes 4 and 4, and performs arc discharge between the base ends of the discharge electrodes 4 and 4.
[0024]
In this case, the end surfaces 5 and 5 of the discharge electrodes 4 and 4 facing the discharge gap 7 and the outer surfaces 6 and 6 of the discharge electrodes 4 and 4 located in the vicinity of the discharge gap 7 continuing to the end surfaces 5 and 5 are insulated. Since the film 8 is provided, it is possible to prevent the end faces 5 and 5 of the discharge electrodes 4 and 4 from being melted by the heat of discharge, so that the melt enters the discharge gap 7 and short-circuits between the discharge electrodes 4-4. The discharge gap 7 is not widened by the scattering of the melt. Therefore, since the discharge gap 7 can be maintained at the initial dimension, the initial performance can be maintained for a long time, and the life can be extended.
[0025]
Furthermore, since the insulating film 8 provided on the end surfaces 5 and 5 of the discharge electrodes 4 and 4 is formed in a porous shape, the electric field is easily concentrated on the portion, and stable performance can be obtained.
[0026]
3 and 2 show another embodiment of the surge absorber according to the present invention. The surge absorber 21 is a so-called chip-type surge absorber, and is made of a ceramic member such as a mullite sintered body. Discharge electrodes 24 and 24 made of a conductive film are arranged opposite to each other on the surface of the plate-like insulator 22 through a discharge gap 27 to form an absorber element 23. The discharge electrodes 24 and 24 of the absorber element 23 are made of glass. The lid 30 is encapsulated, an inert gas is sealed in a space formed between the lid 30 and the discharge electrodes 24 and 24, and terminal electrodes 31 and 31 are provided at both ends of the discharge electrodes 24 and 24, respectively. Are connected.
[0027]
In this case, since the structure of the insulator 22, the discharge electrodes 24 and 24, and the discharge gap 27 is the same as that shown in the above embodiment, the detailed description thereof will be omitted. Also in this embodiment, similarly to the one shown in the above embodiment, both discharge electrodes 24, 24 constituting the discharge gap 27, and both discharge electrodes located in the vicinity of the discharge gap 27. As shown in an enlarged view in FIG. 2, insulating films 28 and 28 having a predetermined thickness are provided on the outer surfaces 26 and 26 that are continuous with the end surfaces 25 and 25 of 24 and 24. In this case, the configuration of the insulating films 28 and 28 is the same as that shown in the above-described embodiment, and the detailed description thereof will be omitted.
[0028]
And the absorber electrode 23 is comprised by arrange | positioning the discharge electrodes 14 and 14 facing the surface of the insulator 22 via the discharge gap 27, and the discharge electrodes 24 and 24 of the absorber element 23 are made of a glass lid 30. Encapsulated. In this case, a sealed space is formed between the lid 30 and the discharge electrodes 24 and 24 by bonding the peripheral edge of the lid 30 to the peripheral edges of the discharge electrodes 24 and 24 with an adhesive or the like. An inert gas similar to that shown in the above embodiment is enclosed in the space. The base ends of the discharge electrodes 24, 24 extend to the outer end surface of the lid 30, and the terminal electrodes 31, 31 are connected to the extended portions, and the terminal electrodes 31, 31 are outside the lid 30 and the insulator 22. It is fitted on the end face. In this way, the surge absorber 21 according to this embodiment is configured.
[0029]
Even in the surge absorber 21 according to this embodiment configured as described above, when a surge voltage such as a lightning surge is applied to the surge absorber 21 as in the above embodiment, the discharge gap 27, glow discharge is triggered between the end faces 25-25 of the discharge electrodes 24, 24 via the insulating film 28, and the outer surfaces 26, 26 of the discharge electrodes 24, 24 covered by the insulating film 28. Is extended to a portion of the discharge electrodes 24, 24 not provided with the insulating film 28 located on the outer side thereof, and is extended from that portion to the base end portion of the discharge electrodes 24, 24. Arc discharge occurs between the proximal ends of the two.
[0030]
In this case, the end surfaces 25 and 25 of the discharge electrodes 24 and 24 facing the discharge gap 27 and the outer surfaces 26 and 26 of the discharge electrodes 24 and 24 located in the vicinity of the discharge gap 27 continuous with the end surfaces 25 and 25 are insulated. Since the films 228 and 228 are provided, it is possible to prevent the end faces 25 and 25 of the discharge electrodes 24 and 24 from being melted by the heat of discharge, so that the melt enters the discharge gap 27 and between the discharge electrodes 24 and 24. Is not short-circuited, and the discharge gap 27 is not widened by the splashing of the melt. Therefore, since the discharge gap 27 can be maintained at the initial size, the initial performance can be maintained for a long time, and the life can be extended.
[0031]
Furthermore, since the insulating films 28 and 28 provided on the end surfaces 25 and 25 of the discharge electrodes 24 and 24 are formed in a porous shape, the electric field is easily concentrated on the portions, and stable performance can be obtained.
[0032]
Below, the Example of the surge absorber by this invention is shown.
<Example 1>
(1) Lower layer (conductive film); TiCN layer coating temperature; 1000 ° C., pressure 50 Torr, reaction gas; TiCl4;%, N2; 30%, CH4; 4%, H2; remaining layer thickness; About 2 μm (2) Outermost surface layer (insulating film); Ultrathin Al203 layer coating temperature; 1000 ° C., pressure; 50 Torr, reaction gas; AlCl3; 2%, CO2; 6%, HCl; 2%, H2; Thickness: about 0.03 to 0.07 μm with 3 minutes coating; about 100 to 400 μm <Example 2>
(1) Lower layer (conductive film); TiCN layer coating temperature; 1000 ° C., pressure 50 Torr, reaction gas; TiCl4; 4%, N2; 30%, CH4; 4%, H2; remaining layer thickness; About 0.2 μm (2) Outermost surface layer (insulating film); Ultrathin Al203 layer Al203, coating thickness by laser sputtering method using mullite or the like as a target; about 0.03 to 0.07 μm layer length; About 400μm [0033]
As described above, by forming the insulating film on the surface of the conductive film, the end surface of the conductive film is not melted by heat due to discharge, and the dimension between the end surfaces of the conductive film is long-term. The value was maintained and the life could be extended.
That is, FIGS. 4-7 is a figure which shows the experimental result of the surge absorber which consists of said structure. 4 and 5 are diagrams showing a voltage change ΔVs with respect to the voltage Vs applied to the discharge electrode, which changes every time the voltage is applied, and the results of experiments conducted on three manufactured surge absorbers × □ Δ are shown. It is shown. 4 shows the case without the outermost surface layer insulating film, and FIG. 5 shows the case with the outermost surface layer insulating film (the conditions other than the presence or absence of the insulating film are the same).
As shown in these figures, ΔVs / Vs tends to decrease as the number of times the voltage is applied without an insulating film, but ΔVs / Vs slightly decreases at the initial stage of voltage application when an insulating film is present. Is substantially constant thereafter.
FIGS. 6 and 7 are diagrams showing resistance values IR between the discharge electrodes that change with each voltage application, and are diagrams showing experimental results for three surge absorbers × □ Δ. 6 shows the case without the outermost surface layer insulating film, and FIG. 7 shows the case with the outermost surface layer insulating film.
As shown in these figures, the resistance value tends to decrease with each voltage application when there is no insulating film, but there is no change in the resistance value when there is an insulating film.
From the above results, it is clear that the life can be extended by the insulating film.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least the end face of the discharge electrode facing the discharge gap and the outer surface of the discharge electrode located in the vicinity of the discharge gap continuous with the end face are covered with the insulating film. It is possible to prevent the end face of the discharge electrode from being melted by this heat. Therefore, the melt does not enter the discharge gap and short-circuit between the discharge electrodes, and the discharge gap does not become wide due to the splashing of the melt. The dimensions can be maintained, the initial performance can be maintained for a long time, and the life can be extended.
Further, since at least the portion covering the end face of the discharge electrode is formed in a porous shape, the electric field tends to concentrate on that portion, and stable performance can be obtained.
Further, when the insulating film is formed so that the portion covering the outer surface of the discharge electrode is thicker than the portion covering the end face of the discharge electrode, a surge voltage such as a lightning surge is applied to the surge absorber. The glow discharge is triggered through the insulating film between the end faces of the discharge electrode through the discharge gap, and this discharge jumps over the outer surface portion of the discharge electrode covered by the insulating film, and the insulating film located outside the Is extended to the portion of the discharge electrode where no is provided, extends from that portion to the base end portion of the discharge electrode, and arc discharge occurs between the base end portions of the discharge electrode. Therefore, it is possible to reliably prevent the end surfaces of the discharge electrodes from being melted by the heat of discharge, so that the melt does not enter the discharge gap and short-circuit between the discharge electrodes, and the melt is scattered. As a result, the discharge gap does not become wider, and the discharge gap can be maintained at the initial dimensions for a long period of time, the initial performance can be maintained for a long period of time, and the life can be extended. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a surge absorber according to the present invention.
2 is a partially enlarged view of FIGS. 1 and 3. FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the surge absorber according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing experimental results of a surge absorber according to the present invention, and is a graph showing a voltage change with respect to a voltage applied to a discharge electrode that changes with each voltage application when there is no outermost surface layer insulating film; .
FIG. 5 is a graph showing the results of the experiment, and is a graph showing a change in voltage with respect to a voltage applied to the discharge electrode, which changes with each voltage application when there is an outermost surface layer insulating film.
FIG. 6 is a graph showing the results of the experiment, and is a graph showing a resistance value between discharge electrodes that changes with voltage application in the case of no outermost surface layer insulating film.
FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment, and is a graph showing the resistance value between the discharge electrodes, which changes with voltage application in the case of having an outermost surface layer insulating film.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a conventional surge absorber.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of a conventional surge absorber.
10 is a partially enlarged view of FIGS. 8 and 9, and is an explanatory view showing a state in which the discharge electrodes are short-circuited. FIG.
11 is a partially enlarged view of FIGS. 8 and 9, and is an explanatory view showing a state in which a discharge gap is widened. FIG.
[Explanation of symbols]
1,21 Surge absorber 2,22 Insulator 4,24 Discharge electrode 5,25 End face 6,26 Outer surface 7,27 Discharge gap

Claims

On the surface of the insulator, it becomes provided with a discharge electrode disposed opposite each other via a discharge gap,
In a surge absorber in which at least the end face of the discharge electrode facing the discharge gap and the outer surface of the discharge electrode located in the vicinity of the discharge gap continuous with the end face are covered with an insulating film ,
The surge absorber according to claim 1, wherein at least a portion covering the end face of the discharge electrode is formed in a porous shape .

The surge absorber according to claim 1,
The surge absorber is characterized in that a portion covering the outer surface of the discharge electrode is formed thicker than a portion covering the end face of the discharge electrode.